第十二章工序过程能力分析

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1、第十二章 工序 过程 能力分析 12 1 基本概念 12 2 工序能力指数的计算 12 3 工序能力的评价与处置 12 4 工序能力调查 1 12 1 基本概念 在产品制造过程中 工序是保证产品质量的最基本 环 节 所谓工序能力分析 就是考虑 工序的设备 工艺 人的操作 材料 测量工具与方法以及环境对工序质量 指标要求的适合 程度 工序能力分析是质量管理的一 项 重要的技术基础工作 它有助于掌握各道工序的质量保 证 能力 为产品设计 工艺 工装设计 设备的维修 调整 更新 改造提供必要的资料和依据 一 工序能力 二 工序能力指数 2 一 工序能力 1 概念 所谓工序能力 是指处于稳定 标准状态

2、下 工序的实际加工能力 工序处于稳定状态 是指工序的分布状态不随时间的变化而变化 或称工序处 于 受控状态 工序处于标准状态 是指设备 材料 工艺 环境 测量均处于标准作业条件 人员的操作 也是正确的 工序的实际加工能力是指工序质量特性的分散 或波动 有多大 加工能力强或 弱 的区分关键是质量特性的分布范围大小 或集中程度 由于均方差 是描述随 机 变量分散的数字特征 而且 当产品质量特性服从正态分布N 2 时 以 3 原则确定其分布范围 3 处于该范围外的产品仅占产品总数的0 27 因此 人们常以6 描述工序的实际加工能力 实践证明 用这样的分散范围 表 示工序能力既能保证产品的质量要求 又

3、能具有较好的经济性 2 表达式 B 6 或 B 6S 3 影响因素 1 人 与工序直接有关的操作人员 辅助人员的质量意识和操作技术水平 2 设备 包括设备的精度 工装的精度及其合理性 刀具参数的合理性等 3 材料 包括原材料 半成品 外协件的质量及其适用性 4 工艺 包括工艺方法及规范 操作规程的合理性 5 测具 测量方法及测量精度的适应性 6 环境 生产环境及劳动条件的适应性 3 二 工序能力指数 1 概念 工序能力指数是衡量工序能力对产品规格要求满足程 度的数量值 记为Cp 通常以规格范围T与工序能力B的比 值来表示 即 T 规格上限TU 规格下限TL 2 工序能力与工序能力指数的区别 工

4、序能力是工序具有的实 际加工能力 而工序能力指数是指工序能力对规格要求满 足 的程 度 这是两个完全不同的概念 工序能力强并不等于 对规格要求的满足程度高 相反 工序 能力弱并不等于对 规格要求的满足程度低 当质量特性服从正态分布 而且 其 分布中心 与规格中心Tm重合时 一定的工序能力指数 将与一定的不合格品率相对应 因此 工 序能力指数越大 说明工序能力的贮备越充足 质量保证能力越强 潜力越 大 不合格品率 越低 但这并不意味着加工精度和技术水平越 高 4 12 2 工序能力指数的计算 一 计量值 1 双侧规格界限 1 无偏 2 有偏 2 单侧规格界限 1 仅给出规格上限TU 2 仅给出规

5、格上限TL 二 记数值 1 记件值 2 记点值 5 1 计量值双侧规格界限 双侧规格界限是指既具有规格上限 TU 要求 又有规格下限 TL 要求的情 况 1 无偏 规格中心Tm与分布中心 重合 计算公式 工序不合格品率p 的估计 直接根据规格上 下限TU TL 以及工序分布的数字特征 估 计 和S 进行计算 根据工序能力指数Cp计算 由式 因此有 例1 P1P2 TLTU Tm f x T 6 例1 根据某工序加工零件的测试数据计算得出 6 5 S 0 0055 规格要求为 试求该工序的工序能力指数及不良品率 解 7 计算公式 绝对偏移量 图中曲线1 偏移系数 工序能力指数 或 当k 即e T

6、 2时 规定Cpk 0 图中 曲线2 不合格品率估计 采用 用Cp和k值估计不合格品 率 例2 f x 有偏时工序能力指数与不合格品率 e 1 2 e TLTU P1 P2 Tm x T 2 有偏 规格中心Tm与分布 中心 不重合 计量值 双侧规格界限 8 例2 测试一批零件外径尺寸的平均值 19 0101 S 0 0143 规 格要求为 试计算工序能力指数并估计不合格品率 解 由题意 计算Cpk 或由Cp 0 816 k 0 145查表得不良品率估计约为2 1 2 3 9 用Cp和k值估计不合格品率 Cp k0 030 040 080 120 160 200 240 280 320 360

7、400 440 480 25 0 5013 8613 3413 6413 9914 4815 1015 8616 7517 7718 9220 1921 5823 0924 71 0 607 197 267 487 858 379 039 8510 8111 9213 1814 5916 5117 8519 69 0 703 573 643 834 164 635 245 996 897 949 1610 5512 1013 8415 74 0 801 641 691 892 092 462 943 554 315 216 287 538 9810 6212 48 0 900 690 730

8、831 001 251 602 052 623 344 215 276 538 029 75 1 000 270 290 350 450 610 841 141 552 072 753 594 655 947 49 1 100 100 110 140 200 290 420 610 881 241 402 393 234 315 66 1 200 030 040 050 080 130 200 310 480 721 061 542 193 064 20 1 300 010 010 020 030 050 090 150 250 400 630 961 452 133 06 1 400 000

9、 010 010 010 040 070 130 220 360 590 931 452 19 1 500 000 010 020 030 060 110 200 350 590 961 54 1 600 000 010 010 030 060 110 200 360 631 07 1 700 000 010 010 030 060 110 220 400 72 1 800 000 010 010 030 060 130 250 48 1 900 000 010 010 030 070 150 31 2 000 000 010 020 040 090 20 2 100 000 010 020

10、050 13 2 200 000 010 030 08 2 300 010 020 05 2 400 000 010 03 2 500 100 02 2 600 000 01 2 700 01 2 800 00 单位 10 1 仅给出规格上限TU 计算公式 当TU 时 p 50 则规定Cp 0 不合格品率估计 例 某零件质量要求加工后不得大于71g 测试部分 数 据后得 70 2g S 0 24g 试计算工序能力 指数 Cp及不合格品率p 解 2 计量值 单侧规格界限 f x TU x 11 计量值 单侧规格界限 2 仅给出规格下限TL 计算公式 当 TL 时 p 50 则规定Cp 0 不合格

11、率估计 例3 要求零件淬火后的硬度 HRC71 实测数据后计 算 得 HRC73 S 1 试计算工序能力指数Cp 及不 良品率p 解 f x TL x TL 12 计数值 计件值 计算公式 以不合格品率上限pU作为规格要求 1 取k个样本 每个样本的样本容量分别为n1 n2 nk 每个样本 中 的不合格品 数为d1 d2 dk 2 计算平均不合格品率及平均样本量 3 计算工序能力指数Cp 例1 某产品规格要求pU 0 1 现取5个样本 n1 n2 n5 100 各 样本 中不合格品数为 d1 7 d2 5 d3 6 d4 2 d5 4 求工序 能力指 数Cp 解 13 计数值 计点值 计算公式

12、 规格要求是单位产品平均缺陷 或疵点数 上限或不合格品 率 很小时的样本中不合格品数上限CU 1 取k个样本 每个样本的样本容量分别为n1 n2 nk 每个样本的疵点数 或不 合格品数 为C1 C2 Ck 2 计算平均疵点数 或平均不合格品数 3 计算工序能力指数Cp 例2 设某产品规格要求单位产品平均缺陷上限CU 2 取容量为10的 样 本5个 各样本中产品的缺陷数分别为C1 7 C2 5 C3 6 C4 2 C5 4 求工序能力指数Cp 解 14 12 3 工序能力的评价与处置 工序能力指数Cp客观地 定量地反映了工序能力对 规 格要求的适应程度 因此它是工序能 力评价的基 础 根据工序能

13、力指数的大小一般可将加工分为五类 1 Cp 1 67 特级加工 2 1 67 Cp 1 33 一级加工 3 1 33 Cp 1 二级加工 4 1 Cp 0 67 三级加工 5 Cp 0 67 四级加工 15 1 Cp 1 67 特级加工 当质量特性服从正态分布 且分布中心 与规格中心Tm 重合时 T 10S 不合格品率p 0 00006 见图 工序能力过分充裕 有很大的贮备 这意味 着粗活细 作 或用一般工艺方法可以加工的产品 采用了特别精密 的 工艺 设备或高级操作工人进行加工 这势必影响了 生 产效率 提高了产品成本 措施 1 合理 经济地降低工序能力 如改用低精度的设备 工艺 技术和原材

14、料 放宽检验或放宽管理 2 在保证产品质量和提高经济效益的前提下更改设计 加严规格要求 3 合并或减少工序也是常用的方法之一 16 2 1 67 Cp 1 33 一级加工 当 时 10S T 8S 不合格品率 0 00006 p 0 006 见图 对精密加工而言 工序能力适宜 对一般加工 来说工序能力仍比较充裕 有一定贮备 措施 1 允许小的外来波动 2 非关键工序可放宽检验 3 工序控制的抽样间隔可适当放宽 17 3 1 33 Cp 1 二级加工 当 时 8S T 6S 不合格品率 0 006 p 0 27 见图 对一般加工而言 工序能力适宜 措施 1 对工序进行严格控制 使生产过程处 于良

15、好 的稳 定 正常状态 并保证不降低工序的质量水平 2 一旦发现工序有异常状态出现 立即采 取相应措施 调整工艺过程 使之回到稳定 正常状态 3 检查不能放宽 18 4 1 Cp 0 67 三级加工 当 时 6S T 4S 不合格品率0 27 p 4 55 工序能力不足 不合格品率较高 见图 措施 1 要通过提高设备精度 改进工艺方法 提高操作技 术 水平 改善原材料质量等措施提高工序能力 2 要加强检验 必要时实行全检 19 5 Cp 0 67 四级加工 当 时 T 4S 不合格品率p 4 55 见 图 工序能力严重不足 产品质量水平很低 不合格品率 高 措施 1 必须立即分析原因 采取措施

16、 提高工序能力 2 为了保证产品的出厂质量 应通过全数检查 3 若更改设计 放宽规格要求 不致影响产品质量或 从 经济性考虑更为合理时 也可以用更改设计的方 法 予以解决 但要慎重处理 20 加工分类 f x 1级1级 2级 2级 3级3级 4级4级 特级 特级 Tm T3 4 T0 10 T1 8 T2 6 21 12 4 工序能力调查 工序能力是保证和提高产品质量的重要 因素 了解和掌握工序能力是控制产品 质量的必要手 段 了解和掌握工序能 力的活动称为工序能力调查 一 工序能力调查程序 二 工序能力调查的应用 22 工序能力调查程序 明确调查目的 简化检查方法 确认工序能 力适宜时 进行工序控制 工序能力充分 计算并分析Cp或Cpk 作直方图 趋势图 控制 图 并判定稳定性 明确必要性与目标 落实负责单位 完成 期限 责任者 方法 按调查计划规定作业 记 录数据及其背景 充分利用质量情报 选顶定调查对象 工序特性值 检查工序标准条件 确定测试与抽 样检查方法 制定调查计划 收集数据 分析数据 稳定状态不稳定状态 工序能力分析追查不稳定原因 工序能力过强工序能力不足 设法降低成本追